最低不足-100℃!祝融号火星车即将“冬眠”,火星冬天有多可怕

登陆火星一年的时间里,祝融号火星车即将第二次延缓自己的工作。到底怎么了?

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北京时间2021年5月15日7时18分,祝融号火星车顺利在火星表面着陆,展开了对火星的探测。这是我国首次成功对火星进行直接探测,也是世界上第二个国家成功着陆的火星车。

2021年8月15日,祝融号在火星上度过了第90个火星日(火星自转周期24小时37分22.7秒,90个火星日相当于92个地球日)完成了既定任务,继续进行拓展巡视探测任务。

不过,没过几天,祝融号火星车就被迫暂时中断了和地球的联系。在去年九月,由于天体运行的差异,火星和地球恰好处在太阳的两端,电磁信号无法穿越太阳及其周围强大的磁场,因此我们无法与其进行联系,只能被迫失联。同年10月下旬,我国科学家宣布,火星日凌结束,天问一号继续和地球联系,并进行它的工作。

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最近,天问一号即将再一次中断工作,这一次又是因为什么呢?

原来,这一次的中断工作也是计划之内的,因为火星已经运行到了另一个关键位置,祝融号火星车所在的北半球进入到了冬季。

很多天文学家喜欢把火星称为“小地球”,不是没有原因的。在很多方面,火星确实非常像地球。比如刚才说的自转周期,二者都是24小时左右,差了不到一个小时。另外,地球的自转轴倾角是23.44°,火星则是25.19°。我们知道,自转轴倾角是导致季节更替的根本原因,由于转轴倾角相似,火星也和地球一样,有着四季的变化。

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(图片说明:火星冬季的特殊地貌)

就算是地球,在某些高纬度地区,冬天的时候车还会趴窝,更别提火星的恶劣环境了。

尽管和地球一样同处于太阳系的宜居带内,但火星和太阳的距离毕竟比地球多了一半,而且大气非常稀薄,保存不了太多热量,所以这颗行星的温度还是很低的。即便在夏季,最热的时候,火星的气温也只有差不多27℃左右。

看这个最高气温,似乎和地球差不多。再看其他温度,你就会感到惊讶了。火星上的平均温度是-55℃,这就和地球大部分严寒地区的最低温度差不多了;相比之下,地球的平均温度是15℃。最冷的时候,火星表面温度甚至会下降到-140℃左右!我们知道,二氧化碳气体的熔点也才是-56.6℃,因此火星两极还会覆盖大量的固态二氧化碳,也就是干冰。

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由于空气中有一部分二氧化碳发生凝固,火星冬季的大气压力也会比夏季低25%左右,这一点非常特殊。

科学家指出,目前祝融号火星车所处的位置,正午时的温度都已经不足-20℃,夜间温度甚至跌到了-100℃以下!

由于火星的公转周期大约是687个地球日,差不多是地球的两倍,所以火星上的每一个季节也都比地球上长了一倍左右。不过,行星的轨道都是椭圆形的,火星和太阳的距离在1.38到1.67个天文单位之间变化。根据开普勒行星定律,行星在近日点公转速度更快,反之较慢。火星北半球的冬季恰好位于近日点,所以祝融号经历的火星冬天大约只有4个月。

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(图片说明:祝融号火星车着陆动画)

预计在今年7月中下旬,火星北半球就会进入一年之中最冷的时段,这也将是祝融号火星车在这个火星冬季要面临的巨大挑战之一。

除了严寒的天气之外,祝融号火星车还面临着另一个难题,那就是沙尘天气。了解火星或者经常看我们栏目的朋友都知道,火星上的沙尘暴非常恐怖,有的时候甚至能席卷全球。而且,这种沙尘暴可能也与火星的季节变化有关,往往是在火星近日点(也就是北半球冬季)的时候最容易发生。

我们倒是不担心火星车被吹走或者破坏,但这些沙尘会遮蔽阳光,影响火星车太阳能电池阵的发电能力。甚至有些沙尘会覆盖在太阳能电池阵上,造成永久性的干扰。

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(图片说明:机遇号火星车)

2018年,美国的机遇号火星车就是因为遭遇了沙尘暴,在工作了14年后被迫退役。相比之下,我们的祝融号火星车的太阳翼上涂有一个“超疏基”不粘涂层,即使真的有沙尘来袭,落在了太阳翼上,只要将太阳翼立起或者抖动一下,就可以轻松地将沙尘甩掉。即便如此,它也不能顶着沙尘暴天气工作,而是要等到条件合适后再继续进行探索。

目前,我国的技术人员已经对祝融号进行了转动太阳翼、调整光照角度、减少一定的工作项目和时长等操作,从而实现能源的平衡。根据我国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥的介绍:“目前我们的火星车主要的电力获取、储存、供给,符合我们原来设计的预期。对于后续度过严酷的冬季,我们也做了相应的预案。”

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(图片说明:张荣桥接受采访)

可以说,火星的冬季对于火星车来说确实是一个巨大的挑战,这也是我国首次面临这种考验。根据计划,祝融号将会采取自主休眠的工作模式。当能源降低到一定程度的时候,它就会自动开始休眠,就像动物会冬眠一样。等到天气逐渐好转,它就会复苏,继续对火星进行探测。

这一次严酷的冬季,对于我们来说也不全是坏消息。这是验证我国火星车抵御火星恶劣环境能力的一次考验,可以验证我们的相关技术。未来我们还将进行火星表面采样任务和其他太阳系天体的探测,这些技术和数据对于我们来说也非常重要。

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期待着祝融号苏醒的那一天到来,给我们带来更多精彩的火星图片和重大发现!中国航天加油!

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